Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал и способ его получения

Авторы патента:

C08L29/04 - поливиниловый спирт; частично гидролизованные гомополимеры или сополимеры эфиров ненасыщенных спиртов с насыщенными карбоновыми кислотами

C08K3/38 - борсодержащие соединения

C08K3/24 - кислоты или их соли

B05D1/02 - путем разбрызгивания

Владельцы патента RU 2648096:

Киктев Вадим Вячеславович (RU)
Орлов Александр Дмитриевич (RU)

Изобретение относится к области неорганической химии и может найти применение для изготовления тепло- и звукоизоляционного материала, который наносится на подготовленную поверхность, требующую изолировать. Тепло- и звукоизоляционный материал выполнен на основе минеральных волокон и двухкомпонентной полимерной связки для связывания минеральных волокон, один компонент которой включает водный раствор поливинилового спирта, а второй компонент представляет водный раствор борной кислоты или ее неорганических солей с добавкой водного раствора силиката натрия, полимеризация которого происходит при смешении компонентов при температуре помещения от 5°C до 50°C. Способ получения материала осуществляют одновременным напылением на изолируемую поверхность минерального волокна и двухкомпонентной полимерной связки с последующей сушкой. Технический результат заключается в получении гораздо более тонкого, по сравнению с аналогами, слоя образующейся на изолируемой поверхности тепло- и звукоизоляции без потери качества изолирующих свойств такого материала и без сползания или отрыва от поверхности, на которую он наносится. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Область техники

Уровень техники

Из опубликованной заявки RU 2014117555 А, 10.11.2015, C08L 29/04, известен тепло- и звукоизоляционный материал, содержащий минеральные волокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм, связующее, полученное отверждением водной композиции, содержащей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, сшивающий агент, катализатор, силан, масляный обеспыливатель, гидрофобизатор, и нано- или микрочастицы, причем тепло- и звукоизоляционный материал содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. %:

минеральные волокна	от 92,0 до 98,0
связующее	от 0,61 до 7,00, в т.ч.
поливиниловый спирт	от 0,72 до 4,00
модифицированный крахмал	от 0,01 до 3,00
силан	от 0,01 до 0,20
гидрофобизирующая эмульсия	от 0,10 до 1,40
обеспыливатель	от 0,10 до 1,00
нано- или микрочастицы	от 0,01 до 1,00

а также способ получения этого материала, заключающийся в нанесении композиции на минеральное волокно, включающей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, сшивающий агент, катализатор, силан, масляный обеспыливатель, гидрофобизатор и нано- или микрочастицы, выбранные из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, микрочастицы (микросферы) диоксида кремния или любые комбинации вышеперечисленных объектов, или любые их комбинации, на минеральное волокно с последующим отверждением при температуре 210-240°C и получением жесткого термореактивного полимера.

Из патента RU 2509064 С1, 10.03.2014, C08L 33/26, C08K 3/38 известен тепло- и звукоизоляционный полимерный композиционный материал, включающий волокнистый наполнитель - макулатуру картонную и/или бумажную и связующее - катионно-анионную полиакриламидную смолу марки «Ультрарез DS-150», и при этом дополнительно содержит 15 мас. % водный раствор поливинилового спирта и тетраборат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Волокнистый наполнитель -
макулатуру картонную и/или бумажную	11,0-12,0
Катионно-анионную полиакриламидную
смолу марки «Ультрарез DS-150»	56,0-57,0
Поливиниловый спирт, 15 мас. % водный раствор	27,0-28,0
Тетраборат натрия	6,0-3,0

а также способ получения этого материала, включающий разволокнение волокнистого наполнителя, смешение компонентов, формование плиты и сушку, отличающийся тем, что стадию разволокнения проводят на диспергаторе ротационного типа с частотой вращения ротора 2500-3000 об мин^-1, при этом поливиниловый спирт вводится на стадии смешения в виде 15 мас. % водного раствора совместно с катионно-анионной полиакриламидной смолой марки «Ультрарез DS-150» и тетраборатом натрия.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества тепло- и звукоизоляции при одновременной упрощении технологии ее получения.

Раскрытие изобретения

Поставленная проблема, согласно первому объекту настоящего изобретения, решается за счет того, что тепло- и звукоизоляционный материал выполнен на основе минеральных волокон и двухкомпонентной полимерной связки для связывания минеральных волокон, один компонент которой включает водный раствор поливинилового спирта, а второй компонент представляет водный раствор борной кислоты или ее неорганических солей с добавкой водного раствора силиката натрия, полимеризация которого происходит при смешении компонентов при температуре помещения от 5°C до 50°C.

Поставленная проблема, согласно второму объекту настоящего изобретения, решается за счет того, что в способе получения тепло- и звукоизоляционного материала по п. 1 осуществляют одновременное напыление на изолируемую поверхность минерального волокна и двухкомпонентной полимерной связки с последующей сушкой при температуре помещения от 5°C до 50°C.

В частном варианте выполнения дополнительно используют сушильные устройства с использованием нагретого воздуха или инфракрасного нагрева.

Технический результат, достигаемый заявленной группой изобретения, заключается в получении гораздо более тонкого, по сравнению с аналогами, слоя образующейся на изолируемой поверхности тепло- и звукоизоляции без потери качества изолирующих свойств такого материала и без сползания или отрыва от поверхности, на которую он наносится.

Осуществление изобретения

Далее будут описаны различные частные примеры осуществления заявленного изобретения, которые не ограничивают и не исчерпывают другие возможные варианты выполнения, вытекающие из данного изобретения.

В существующей практике изготовления и применения тепло- и звукоизоляционных материалов чаще всего применяется технология, при которой сам материал изготавливается отдельно в виде матов, которые затем закрепляют различными способами (наклеиванием при помощи крепежных элементов) на поверхность (стены, пол, потолок и т.д.), которую требуется изолировать, что, в свою очередь, может привести к образованию различных дефектов при таком закреплении. При этом зачастую толщина такой изоляции относительно велика, что является критичным моментом.

Заявленное решение позволяет исключить данные недостатки, суть которого заключается в том, что сам тепло- и звукоизоляционный материал можно изготавливать непосредственно на месте и наносить на изолируемую поверхность методом напыления, при котором обеспечивается хорошая сплошность и однородность покрытия, а также можно варьировать толщину наносимого покрытия в зависимости от назначения и условий использования данной поверхности.

По сути, это разновидность торкретирования, но со смешиванием трех компонентов: водного раствора поливинилового спирта, водного раствора борной кислоты или ее неорганических солей с добавкой водного раствора силиката натрия.

Химизм образования тепло- и звукоизоляционного материала состоит в склеивании волокон двухкомпонентной клеевой композиции их водорастворимого, отверждаемого неорганическим компонентом. Для повышения клеящей способности клеевая композиция состоит из двух компонентов на водной основе, которые при смешении загустевают (желируются), повышая вязкость клеевой композиции в десятки раз.

Благодаря этому можно нанести гораздо более тонкий слой теплоизоляции без сползания или отрыва от подложки материала.

Клей состоит из двух компонентов - водного раствора поливинилового спирта (ПВС), хорошо известного и широко применяемого полимера, и раствора борной кислоты (H₃BO₃) или ее неорганических солей, в частности тетрабората натрия (Na₂B₄O₇) (буры). При смешении тетраборат натрия взаимодействует с молекулами ПВС, сшивая их друг с другом, что ведет к образованию сплошной полимерной сетки и образованию вязкого раствора.

В других частных вариантах выполнения используют неорганические соли, выбранные из ряда: метаборат натрия (NaBO₂), пентаборат натрия (NaB₅O₈).

Благодаря наличию в составе тетрабората клей, выполняющий роль связки между волокнами, имеет бактерицидные и фунгицидные свойства, а при нагревании до высоких температур ПВС выгорает, а тетраборат натрия сплавляет волокна между собой.

В качестве добавки используют 64% водный раствор силиката натрия (жидкое стекло) и минеральные волокна, например базальтовые. В других частных случаях в качестве минеральных волокон используют либо стекловолокно, либо асбестовое, либо углеродное волокно.

Способ реализуется за счет одновременного нанесения указанной композиции методом напыления на изолируемую стену при комнатной температуре (20°C). В частных случаях интервал температур может составлять от не ниже 5°C до 50°C.

Такой диапазон обусловлен проведенными испытаниями, которые показали, что при температуре ниже 5°C ухудшаются условия полимеризации и резко снижается качество получаемого материала, а при температуре выше 50°C наносимая композиция при нанесении на изолируемую поверхность начинает «течь» (сползать).

Для ускорения процесса высыхания нанесенной смеси используют различные устройства направленного действия с использованием нагретого воздуха (теплопушки, тепловентиляторы) или конвекторы с инфракрасным нагревом, равномерно обеспечивающие высыхания всей изолируемой поверхности с нанесенным на нее покрытием.

Общее содержание компонентов (в расчете на сухое вещество), мас. %:

Минеральное волокно
(стеклянное, кварцевое, базальтовое, каолиновое, алюмосиликатное)	86,0-98,8
Поливиниловый спирт	1,0-5,0
Натрия тетраборат	0,1-1,0
Натрия силикат растворимый (силикатный модуль 1…4)	0,1-8,0

Поливиниловый спирт вводится в форме 1,0-15% водного раствора.

Натрия тетраборат и натрия силикат вводятся в виде смешанного водного раствора с концентрацией 0,5-10% и 0,5-25% соответственно.

Если не ограничивать концентрацию растворов, указать, что «растворов с концентрацией, обеспечивающей оптимальный режим нанесения при заданном составе основных компонентов».

Пример 1

Материал приготовлен путем совместного напыления на подложку хлопьев базальтового волокна, водного раствора полимера (поливинилового спирта) и смешанного водного раствора тетрабората натрия и силиката натрия с последующим высушиванием покрытия до влажности 2-3%:

Базальтовое волокно	98,8%
Поливиниловый спирт	1,0%
Натрия тетраборат	0,1%
Натрия силикат М 3,0	0,1%

Плотность покрытия после сушки - 120 кг/м³, адгезия и прочность покрытия недостаточные. Снижение доли поливинилового спирта ниже 1,0% нецелесообразно, так как ведет к дальнейшему снижению адгезии материала к подложке.

Пример 2

Базальтовое волокно	90,9%
Поливиниловый спирт	1,0%
Натрия тетраборат	0,1%
Натрия силикат М 3,0	8,0%

Плотность покрытия после сушки - 140 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, замедленная скорость сушки покрытия, обусловленная повышенным содержанием силиката натрия, что делает повышение доли силиката натрия свыше 8,0% нецелесообразным.

Пример 3

Базальтовое волокно	93,9%
Поливиниловый спирт	5,0%
Натрия тетраборат	1,0%
Натрия силикат М 3,0	0,1%

Плотность покрытия после сушки - 120 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, скорость сушки пониженная, в связи с высоким содержанием водорастворимого полимерного связующего, что делает дальнейшее повышение доли поливинилового спирта выше 5% и тетрабората натрия свыше 1,0% нецелесообразным.

Пример 4

Базальтовое волокно	86,0%
Поливиниловый спирт	5,0%
Натрия тетраборат	1,0%
Натрия силикат М 3,0	8,0%

Плотность покрытия после сушки - 150 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, дальнейший рост содержания основных компонентов связующего существенно увеличивает время сушки материала и требует применения искусственной сушки, что снижает производительность и усложняет технологию.

Пример 5

Базальтовое волокно	96,5%
Поливиниловый спирт	2,0%
Натрия тетраборат	0,5%
Натрия силикат М 3,0	1,0%

Плотность покрытия после сушки - 120 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, скорость сушки высокая, состав оптимально соответствует технологическим и эксплуатационным требованиям.

Пример 6

Материал приготовлен путем совместного напыления на подложку хлопьев стеклянного супертонкого (1-2 мк) волокна, водного раствора полимера (поливинилового спирта) и смешанного водного раствора тетрабората натрия и силиката натрия с последующим высушиванием покрытия до влажности 2-3%:

Стеклянное супертонкое волокно	96,5%
Поливиниловый спирт	2,0%
Натрия тетраборат	0,5%
Натрия силикат М 3,0	1,0%

Плотность покрытия после сушки - 60 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, скорость сушки высокая, состав оптимально соответствует технологическим и эксплуатационным требованиям, превосходя составы на основе базальтового волокна по теплозащитным свойствам, но уступая по максимальным температурам применения.

Пример 7

Материал приготовлен путем совместного напыления на подложку хлопьев кварцевого волокна (диаметр волокна 1-3 мк), водного раствора полимера (поливинилового спирта) и смешанного водного раствора тетрабората натрия и силиката натрия с последующим высушиванием покрытия до влажности 2-3%:

Кварцевое волокно	96,5%
Поливиниловый спирт	2,0%
Натрия тетраборат	0,5%
Натрия силикат М 3,0	1,0%

Плотность покрытия после сушки - 70 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, скорость сушки высокая, состав оптимально соответствует технологическим и эксплуатационным требованиям, превосходя составы на основе базальтового волокна по теплозащитным свойствам и максимальным температурам применения, но существенно превосходя по стоимости вследствие дороговизны кварцевого волокна.

Пример 8

Материал приготовлен путем совместного напыления на подложку хлопьев алюмосиликатного (каолинового) волокна, водного раствора полимера (поливинилового спирта) и смешанного водного раствора тетрабората натрия и силиката натрия с последующим высушиванием покрытия до влажности 2-3%:

Алюмосиликатное (каолиновое) волокно	96,5%
Поливиниловый спирт	2,0%
Натрия тетраборат	0,5%
Натрия силикат М 3,0	1,0%

Плотность покрытия после сушки - 180 кг/м³, адгезия и прочность покрытия высокие, скорость сушки высокая, состав оптимально соответствует технологическим и эксплуатационным требованиям, уступая составам на основе базальтового, стеклянного и кварцевого волокна по теплозащитным свойствам, но существенно превосходя по максимальным температурам применения (до 1250°C).

1. Тепло- и звукоизоляционный материал, характеризующийся тем, что выполнен на основе минеральных волокон и двухкомпонентной полимерной связки для связывания минеральных волокон, один компонент которой включает водный раствор поливинилового спирта, а второй компонент представляет водный раствор борной кислоты или ее неорганических солей с добавкой водного раствора силиката натрия, полимеризация которого происходит при смешении компонентов при температуре помещения от 5°C до 50°C.

2. Способ получения тепло- и звукоизоляционного материала по п. 1, характеризующийся тем, что осуществляют одновременное напыление на изолируемую поверхность минерального волокна и двухкомпонентной полимерной связки с последующей сушкой при температуре помещения от 5°C до 50°C.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что дополнительно используют сушильные устройства с использованием нагретого воздуха или инфракрасного нагрева.

Изобретение относится к экструдированному водорастворимому термопластичному изделию, в которое было введено активное средство, а также к способу его получения. Экструдированное водорастворимое изделие включает в себя водорастворимый полимер, имеющий температуру экструзии 90-150°C, пластификатор, а также одно или более термоактивных средств, которые способны либо стимулировать чувствительные рецепторы человека, либо изменять температуру кожи при контакте с ней, в общем количестве от 0,1 до 50% по весу изделия.

Композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов // 2614249

Изобретение относится к синтетическому носителю для иммобилизации микроорганизмов. Описана композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов, состоящая из поливинилового спирта и катализатора сшивки церий-аммоний нитрата, отличающаяся тем, что исходные компоненты взяты в мольном соотношении ПВС:(NH4)2Се(NO3)6 (160-110):(1-1,3).

Состав для получения полимерного композиционного материала // 2613503

Изобретение относится к области производства материалов для твердотельной электроники, а именно к составам для получения композиционных материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, и может быть использовано при создании конденсаторов, суперконденсаторов, оптоэлектронных преобразователей, топливных элементов, приборов фотовольтаки и др.

Гидроизоляционная композиция // 2605112

Изобретение относится к области гидротехнического и гражданского строительства и может быть использовано для гидроизоляции строительных сооружений, гидротехнических сооружений из низкотемпературных грунтов и пород, а также при строительстве и ремонте дорог.

Состав для получения полимерного композиционного материала // 2600634

Изобретение относится к области производства материалов для электрофизического приборостроения, а именно к технологии получения полимерных композитов с высокой диэлектрической проницаемостью, и может быть использовано при создании различных приборов и устройств твердотельной электроники, в том числе конденсаторов, суперконденсаторов, оптоэлектронных преобразователей, топливных элементов и др.

Композиция смолы, способ ее получения и многослойная конструкция // 2599297

Изобретение относится к композиции смолы, способу ее получения и многослойным конструкциям, включающим по меньшей мере один слой, полученный из композиции смолы. Композиция смолы содержит (A) сополимер этилена-винилового спирта, (B) по меньшей мере одного представителя, выбираемого из ряда, состоящего из карбоновой кислоты и карбоксилатного иона; и (C) металлический ион, где компонент (В) содержит (В2) по меньшей мере одного представителя, выбираемого из набора, состоящего из соединения, имеющего по меньшей мере две карбоксильные группы на молекулу, и аниона этого соединения.

Способ получения редиспергируемого в воде полимерного порошка // 2594215

Изобретение относится к способу производства редиспергируемых в воде полимеров, которые могут быть использованы в качестве гидрофобизаторов для песка, глины, бумаги, текстиля, для получения защитных покрытий, сухих строительных смесей и других целей.

Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал на нефенолформальдегидном связующем // 2588239

Изобретение относится к теплоизоляционному и звукоизоляционному материалу и способу его изготовления. Материал содержит минеральные волокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм и связующее, полученное отверждением водной композиции, включающей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, силан, гидрофобизирующую эмульсию, обеспыливатель и нано- или микрочастицы.

Улучшенные водорастворимые пленки на основе смеси пвс-полимеров и пакеты из них // 2575930

Изобретение относится к пластифицированной водорастворимой пленке и изготовленным из нее упаковочным материалам, таким как мешки и пакеты. Водорастворимая пленка содержит, по меньшей мере, 50 мас.%, водорастворимой смолы на основе поливинилового спирта (ПВС-смола), представляющей собой сополимер винилового спирта и винилацетата с вязкостью в диапазоне от приблизительно 13,5 сП до приблизительно 20 сП и степенью гидролиза в диапазоне от приблизительно 84% до приблизительно 92%.

Способ получения композиции водорастворимых полимеров // 2574257

Изобретение относится к способам получения полимерных композиций из трех видов водорастворимых полимеров и может использоваться для изготовления пленочных материалов.

Теплопроводящий электроизоляционный композиционный материал // 2643985

Изобретение относится к полимерным теплопроводящим электроизоляционным композиционным материалам (КМ) и может быть использовано при изготовлении теплоотводящих элементов, в том числе радиаторов охлаждения, в электротехнических и электронных устройствах различного назначения.

Электроизоляционный материал // 2629175

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к полимерным композициям на основе пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) с пониженной горючестью, выделением дыма и хлористого водорода при горении, предназначенным для изоляции внутренних и наружных оболочек проводов и кабелей, эксплуатирующихся в условиях повышенной пожароопасности.

Теплозащитный материал // 2600063

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе СКЭПТ-50 содержит серу, дитиодиморфолин, тиурам Д, 2-меркаптобензотиазол, оксид цинка, стеарин, белую сажу БС-120, технологическую добавку-технический углерод П-324 и модифицирующую добавку.

Суспензия соединений бора // 2579590

Настоящее изобретение относится к суспензии борсодержащего соединения в форме кристаллов, порошка или гранулята в растворителе или текучей среде. Суспензия содержит карбомер в качестве диспергатора, причем карбомер является сшитым.

Органо-неорганическое связующее для получения композиционных материалов с пониженной горючестью (варианты) // 2573512

Изобретение относится к органо-неорганическим (гибридным) связующим, которые могут применяться для получения композиционных материалов. Предложены три варианта органо-неорганических связующих: 1 - полученное термообработкой при 150-155°С смеси борной кислоты (БК) и полиэтиленполиамина (ПЭПА) при соотношении БК:ПЭПА = 70-80:30-20 мас.%, характеризующееся температурой размягчения 290-320°С и кислородным индексом не менее 90%, 2 - полученное термообработкой при 220-225°С смеси БК и имидазола при соотношении БК:имидазол = 50-70:50-30 мас.%, характеризующееся температурой размягчения 380-400°С и кислородным индексом не менее 88%, 3 - полученное термообработкой при 245-250°С смеси БК и капролактама (КЛ) при соотношении БК:КЛ = 59:36-37 мас.% в присутствии NaOH или Н3РО4 в качестве катализатора в количестве 4-5 мас.%, характеризующееся температурой размягчения 125-150°С и кислородным индексом не менее 45%.

Способ получения радиационно-защитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с повышенными радиационно-защитными свойствами // 2563650

Изобретение относится к способу получения радиационно-защитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для изготовления конструкционных изделий радиационной защиты.

Радиационно-защитный материал на полимерной основе с повышенными рентгенозащитными и нейтронозащитными свойствами // 2561989

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к материалам для защиты от ионизирующего излучения, и предназначено для использования при изготовлении элементов радиационно-защитных экранов.

Гибридная смола // 2558605

Изобретение относится к термоотверждаемой огнестойкой гибридной смоле на основе реакционноспособных соединений, которая может применяться в качестве огнестойкого связующего в полимерных композиционных материалах.

Пленка из полиариленэфиркетона // 2558576

Изобретение относится к пленке из полиариленэфиркетона, которую можно использовать в разных областях техники, например, для получения гибких печатных плат. Формовочная масса для получения пленки содержит а) 60-96 вес.

Фторопластовая порообразующая композиция и способ получения фторопластовой порообразующей композиции // 2554886

Изобретение относится к фторопластовой порообразующей композиции (ФПК) для создания надежной облегченной изоляции радиочастотных кабелей. Предложена ФПК, представляющая собой полимерную основу (ПМО) из смеси термопластичных фторопластов Ф-4МБ марок «Б» или «К» в виде гранул и «ВН» или «В» в виде порошка и регулятор порообразования (РП), причем ПМО взята в количестве 99,0-99,5 мас.% ФПК, а РП 0,5-1 мас.% ФПК.

Вибродемпфирующий эластомерный материал высокой плотности // 2637689

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству вибродемпфирующих эластомерных материалов высокой плотности, применяемых для уменьшения или устранения вибрационных колебаний.